Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах - Марк Дингман

Аденозин и сон

После того как клетки используют аденозинтрифосфат (АТФ) для выработки энергии, в них остается аденозин, изначально входивший в состав АТФ. Клетки постепенно вновь превращают аденозин в АТФ. Но аденозин все равно накапливается в мозге в течение дня.

Судя по всему, именно аденозин и вызывает у человека сонливость. Он может выполнять функции нейромедиатора, активируя ответственные за засыпание рецепторы в вентролатеральном преоптическом ядре. Еще аденозин способен затормаживать нейроны из ретикулярной активирующей системы.

Получается, чем больше АТФ перерабатывается в энергию, тем больше накапливается его побочного продукта – аденозина, количество которого и указывает, сколько энергии уже потрачено организмом. Если уровень аденозина высок, то в организме недостаточно энергии. Как следствие, человеку нужно отдохнуть и восстановиться.

Влиянием аденозина на мозг можно объяснить и действие нашего любимого психостимулятора – кофеина. Главная задача кофеина – блокировать аденозиновые рецепторы, чтобы они перестали влиять на мозг. А раз аденозин в основном вызывает сонливость, торможение аденозиновых нейронов вполне естественно бодрит человека.

Итак, длительное бодрствование приводит к усилению сонливости потому, что в мозге накапливается аденозин. Однако время сна зависит не только от того, как долго мы бодрствуем. Свою роль также играет суточный ритм, определяющий порядок работы мозга.

24/7

Почти все живые организмы на нашей планете в той или иной мере зависят от вращения Земли вокруг своей оси и, как следствие, длительности дня. Неудивительно, что наш организм в процессе эволюции приспособился к 24-часовому циклу. Выходит, человеческий организм живет согласно ритму, определяющему его деятельность в течение дня, а именно циркадному ритму. От циркадного ритма зависит не только время сна и бодрствования, но и режим питания и даже выработка определенных гормонов.

Чтобы тело могло функционировать в течение 24 ч, организму необходимо каким-то образом определять, какое сейчас время суток. В начале 70-х гг. прошлого века исследователи обнаружили, что эта задача возложена на небольшие ядра в гипоталамусе, называемые супрахиазматическими ядрами. При повреждении этих ядер животные теряют способность поддерживать нормальный циркадный ритм15. Вместо того чтобы следовать привычному расписанию по ночам (взять крыс – ночных животных), они действуют в неопределенном порядке, просыпаясь и засыпая в случайное время суток.

Этим открытием впоследствии удалось объяснить нарушение расписания у других животных, а также людей. Итак, клетки в супрахиазматических ядрах способны отслеживать время. В этом им помогает сложный цикл генной транскрипции и выработки белков, который как раз занимает примерно 24 ч. Клетки супрахиазматических ядер реагируют на сведения, принятые сетчаткой глаза, а также на другие сигналы – например, присутствие в организме мелатонина (секреция которого в основном происходит под воздействием темноты). Это нужно, чтобы «подводить» внутренние часы организма в тех случаях, когда уровень света вокруг им не соответствует. К примеру, когда вы путешествуете и пересекаете несколько часовых зон, из-за чего внутренние часы сбиваются и происходит расстройство суточного ритма.

Клетки супрахиазматических ядер связаны и с другими зонами гипоталамуса (группами орексинных нейронов), которые отвечают за засыпание и пробуждение организма. Иными словами, супрахиазматические ядра играют решающую роль в управлении сном. Они делают все возможное, чтобы мы придерживались суточного ритма, а наш сон составлял около 8 ч.

Естественно, многим из нас приходится лишь мечтать о 8-часовом сне. И в некоторых случаях это нормально. Это среднее количество, необходимое для восстановления организма, и может разниться: кому-то нужно спать больше, кому-то – меньше. Печалит лишь то, что большинству из нас редко удается выспаться достаточно, чтобы оставаться работоспособным в течение всего дня. Бессонница – самое распространенное из нарушений сна. Хотя список ее возможных причин крайне велик, одно знакомое всем вещество активно стремится к его вершине. А именно – кофеин.

Современное общество одержимо продуктивностью. Многие, едва проснувшись, уже составляют кучу планов на день, которые наверняка несоразмерны с доступными им временем и силами. Тем не менее они стараются успеть все к концу дня. А чтобы у них было для этого достаточно сил, используется кофеин.

Согласно некоторым оценкам, до 90 % американцев ежедневно употребляют напитки, содержащие кофеин. Чем дальше – тем больше. Данные от 1999–2010 гг. свидетельствуют, что среднее количество кофеина, потребляемого людьми, за десятилетие увеличилось со 120 до 165 мг16. Количество кофеина в разных напитках отличается: в стакане кофе объемом 300 мл содержится около 120 мг кофеина, а в 470 мл —165 мг.

С начала нулевых увеличилось количество людей, страдающих от бессонницы и дневной сонливости – особенно среди определенных возрастных категорий. Согласно одному исследованию, с 2002 по 2012 г. количество 18-24-летних людей, страдающих от бессонницы и других нарушений сна, выросло на 30 %17.

Но заявлять о том, что уровень потребляемого кофеина напрямую влияет на количество людей, страдающих бессонницей, неверно с научной точки зрения. Да, эти два показателя связаны (оба растут), однако мы не знаем, насколько бессонница зависит от употребления кофеина. Хотя кофеин порой является одной из причин нарушений сна: общество настолько привыкло к нему, что даже не осознает его пагубного влияния. К счастью, одного знания о том, как работает кофеин, будет достаточно, чтобы вы начали следить за собой и ни в коем случае им не злоупотребляли.

Как говорилось ранее, кофеин блокирует аденозиновые рецепторы. Это не позволяет аденозину вызывать усталость – как следствие, вы дольше чувствуете себя бодрым и активным. Пока кофеин находится в вашем организме, мозг не так охотно замечает вашу усталость. Естественно, это спасает в тех случаях, когда вы не успеваете что-то доделать к ночи. Все меняется, когда вы наконец решаете пойти спать.

Дело в том, что кофеин держится в организме довольно долго. Всем психостимуляторам свойственен период полувыведения. После того как вы употребляете психостимулятор, ферменты организма пытаются его нейтрализовать и вывести. Период полувыведения – это время, за которое организм успевает вывести 50 % употребленного психостимулятора. Период полувыведения кофеина разнится от человека к человеку, однако в среднем занимает около 5 ч. Получается, если выпить небольшую чашку кофе (скажем, в которой содержится 100 мг кофеина), то через 5 ч концентрация кофеина в крови уменьшится на 50 % – до 50 мг.